记录自己遇到的关于Hashmap的面试题

一.麻烦讲述一下Hashmap的扩容原理

jdk1.8中的hashmap扩容原理

1.put流程图

首先贴一张图(图片来源于传送门），多谢大佬的美图，此图已经完美的描述了put的整个流程，我也就不想自己画了，嘿嘿:

2.hashmap中几个比较重要的成员变量

HashMap在底层数据结构上采用了数组＋链表＋红黑树，在其源码中有几个比较重要的成员变量需要记住,这几个成员变量也是在扩容中肯定会遇到的:

// 默认的初始化容量16,必须为2的幂
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//默认的负载因子0.75f
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//当某个桶的阈值大于8，会将链表的结构转换为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//当某个桶的阈值小于6时，会将原本的树结构转换为链表结构
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//当Node数组的长度大于64才允许将链表转换为红黑树，否则应该直接扩容而不是将链表进行树化
//此处的含义就是如果一个链表的长度超过了8，但是Node数组的长度小于64的话，一般以扩容来处理，
而不是将链表树化
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
//阈值=capacity * load factor
int threshold;

3.扩容的详细步骤

public V put(K key, V value) {return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e; K k;if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {for (int binCount = 0; ; ++binCount) {if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;if (++size > threshold)resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}

首先从put和putVal中我们发现扩容的核心源码是resize():
在分析resize()方法之前，我们首先了解一下在那些情况下hashmap会产生扩容动作：
在hashmap中有三种情况会触发扩容,分别是:
第一种：使用默认构造方法初始化HashMap。从前文可以知道HashMap在一开始初始化的时候会返回一个空的table，并且thershold为0。因此第一次扩容的容量为默认值DEFAULT_INITIAL_CAPACITY也就是16。同时threshold = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR = 12。
第二种：指定初始容量的构造方法初始化HashMap。那么从下面源码可以看到初始容量会等于threshold，接着threshold = 当前的容量（threshold） * DEFAULT_LOAD_FACTOR。

第三种：HashMap不是第一次扩容。如果HashMap已经扩容过的话，那么每次table的容量以及threshold量为原有的两倍。

这边也可以引申到一个问题HashMap是先插入还是先扩容：HashMap是先插入数据再进行扩容的，但是如果是刚刚初始化容器的时候是先扩容再插入数据(这一点可以从putValue方法源码中看出)。
接下来是重点resize()方法：

final Node<K,V>[] resize() {Node<K,V>[] oldTab = table;int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;int oldThr = threshold;int newCap, newThr = 0;if (oldCap > 0) {if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return oldTab;}else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr = oldThr << 1; // double threshold}else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in thresholdnewCap = oldThr;else {               // zero initial threshold signifies using defaultsnewCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}if (newThr == 0) {float ft = (float)newCap * loadFactor;newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?(int)ft : Integer.MAX_VALUE);}threshold = newThr;@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];table = newTab;if (oldTab != null) {for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {Node<K,V> e;if ((e = oldTab[j]) != null) {oldTab[j] = null;if (e.next == null)newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;else if (e instanceof TreeNode)((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);else { // preserve orderNode<K,V> loHead = null, loTail = null;Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;Node<K,V> next;do {next = e.next;if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)loHead = e;elseloTail.next = e;loTail = e;}else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);if (loTail != null) {loTail.next = null;newTab[j] = loHead;}if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}}return newTab;}

从resize()方法中可以看到一点:最重要的一个判断是(e.hash & oldCap),从此处会将链表分成两段低位链表和高位链表，低位链表的节点位置不动，高位链表节点的位置是原来的位置加上老的链表的位置。
原理如下:
原table中的数据索引到新的table中，要么保持位置不变，要么位置= oldCap（原表大小） + 原表索引
先放一下求余公式：X % 2^n = X & (2^n - 1) （x对2的n次方求余）
length = 2的n次方
原表索引 = （hash的后N位） & （length - 1）
新表索引 = （hash的后N+1位） & （length << 1 - 1）
如果还有不理解的可以看这位大神的博客:传送门

jdk1.7中为什么多线程情况下会出现死循环?

答案:直接一个传送门